重金屬污染土壤修復技術研究進展

朱慧君，江婷，郭海川

（1.秦皇島市環境監控中心，河北秦皇島066001；2.河北省環境監測中心，河北石家莊050000；3.河北省秦皇島環境監測中心，河北秦皇島066001）

土壤是生態環境的重要組成部分。隨著社會的不斷發展，在工業化進程中，通過大氣沉降、固體廢棄物、污水等方式，部分重金屬進入土壤，對土壤造成污染，這種污染現象無法被生物降解，嚴重威脅到人們的健康。現如今，重金屬污染土壤修復技術成為我國土壤改善工作的重點。

1 我國土壤重金屬污染現狀

隨著社會的不斷發展，土壤重金屬含量超標問題日益突出。相關調查顯示，錫（Sn）、鉻（Cr）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、鎳（Ni）等重金屬污染農田面積超2000萬公頃，占我國總耕地面積的20%，每年我國土壤因重金屬污染產生退化現象，損失農作物1000萬噸。2016年，國務院針對我國重金屬土壤污染問題特提出《土壤污染防治行動計劃》，明確土壤污染防治工作的重要性與必然性，不斷加大對農田污染工作的綜合防治力度。現如今，物理修復技術、化學修復技術、生物修復技術、聯合修復技術是我國土壤污染工作中針對土壤重金屬污染問題常用的修復技術[1-4]。

2 土壤重金屬污染修復技術

2.1 物理修復技術

在我國土壤重金屬污染修復工作中，所運用到的物理修復技術主要有三種類型，即物理工程修復技術、電熱修復技術、電動修復技術。

2.1.1 物理工程修復技術

物理工程修復技術是土壤重金屬處理中常用方法，如客土法、去表土法、換土法、深耕翻土法。其中，客土法是將沒有遭到重金屬污染的新土壤添加到被污染的土層上，使沒有被重金屬污染的土壤能夠將被污染的土壤全部覆蓋住；去表土法是將表層受到重金屬污染的土層移除；換土法是在去表土法的基礎上，將沒有受到污染的土壤重新填充進去；深耕翻土法是通過翻耕處理，將表面受到污染的土壤翻到土壤的底部。實踐研究顯示，客土法、去表土法以及換土法適合被運用到重金屬污染比較嚴重的地區；因深耕翻土法工程量相對較小，僅適合運用到重金屬污染程度較輕的地區。物理工程修復技術在重金屬污染中的使用范圍相對較小，當重金屬污染土壤面積較大時，在土壤修復工作中運用此種方法將會花費龐大的作業資金，且已遭到污染的土壤難以處理，整個治理工作呈現一種治標不治本的狀態。

2.1.2 電熱修復技術

電熱修復技術主要利用電壓與電磁波轉化技術，將高頻電壓轉化成電磁波，提升土壤溫度，借助污染物分離辦法，促使污染物的揮發，將土壤中的污染物從土壤中分離出去，再利用凝結收集處理技術，在污染物分離的過程做好污染物的收集工作，避免污染物對生態環境造成二次污染。現如今，電熱修復技術主要被應用于恢復重金屬含量較高的土壤中。實踐研究顯示，雖然電熱修復技術在揮發性重金屬土壤處理工作中擁有良好的修復效果，但是整個土壤修復工程龐大，且需要消耗龐大的資金。

2.1.3 電動修復技術

電動修復技術是利用電場作用，憑借電泳、電滲流等方法促使土壤中的重金屬朝著電極的方向轉移，在電鍍技術、沉淀技術、離子交換樹脂技術的作用下，將土壤中的重金屬剔除。電動修復技術屬于原位修復技術，主要運用到滲透率較低的土壤中。因電動修復技術在實際應用中受土壤pH值、組分、緩沖性能等因素的影響較大，電動修復技術無法順利展開。在實驗室中運用電動修復技術對單一重金屬離子污染熔巖實施修復試驗時，獲得良好的試驗效果。

2.2 化學修復技術

化學修復技術是土壤重金屬污染修復技術的重要組成部分，在土壤重金屬污染修復工作中占據不容忽視的地位。通常情況下，常見的化學修復技術有三種方式，即化學萃取技術、離子拮抗技術、化學改良技術。

2.2.1 化學萃取技術

在土壤重金屬污染修復中，化學萃取技術主要利用化學試劑處理受到重金屬污染的土壤，使土壤中的重金屬能夠由固相轉化成液相。因化學萃取技術操作流程復雜、多樣，需要消耗昂貴的操作費用，同時在重金屬污染土壤處理工作中極易引發二次污染現象。因此，在運用化學萃取技術對重金屬污染的土壤進行修復處理時，需要尋找到一種萃取性能極佳的辦法，防止萃取過程對土壤結構產生破壞。與此同時，研究人員還需要在保證萃取性能的基礎上，不斷提升萃取劑的經濟性，確保萃取技術能夠在重金屬污染土壤修復工作中廣泛運用。

2.2.2 離子拮抗技術

離子拮抗技術主要利用重金屬物質與其他化學物質之間的抑制作用調整土壤中化學物質的含量，通過將其他金屬物質添加到土壤中，使其他金屬能夠對土壤中的重金屬產生較強的一致作用，有效降低土壤重金屬的活性。例如，鎘（Cd）與鋅（Zn）之間的化學性質具有極強的相似性，在處理土壤中鎘（Cd）元素含量過高的問題時，可在鎘（Cd）元素含量較高的土壤中適量添加一定的鋅（Zn）元素，有效調整土壤中鎘（Cd）元素與鋅（Zn）元素的配合比例，達到修復鎘（Cd）金屬污染土壤的目的。

2.2.3 化學改良技術

化學改良技術是將改良劑添加到土壤中，改變土壤的理化性質，轉變土壤對重金屬的作用力，即吸附沉淀作用，以此提升土壤的穩定性。在土壤重金屬污染修復中，運用化學改良技術對土壤進行處理時，主要將石膏、石灰、木質素物料、硫磺粉、海藻提取物、腐植酸肥等物質作為改良劑，實現對土壤重金屬含量的處理與整合。但是，這些改良劑在實際應用中尚且存在一定的問題，如天然礦物改良劑的應用面積直接受到天然礦物改良劑儲存量的限制；微生物呼吸與土壤單循環存在風險；運用天然提取高分子化合物改良劑對土壤進行改良時，容易引起植物中毒現象；運用有機固體廢棄物改良劑對土壤重金屬含量進行處理時，容易增加土壤中某種重金屬的含量。生物碳土壤修復技術是將生物體當作改良劑，在吸附反應、沉淀反應、絡合反應以及離子交換反應的作用下，對重金屬實施一系列的轉化工作，有效改善土壤質量，提升土壤重金屬污染修復效果。生物碳具有良好的空隙結構，表面積較大，且擁有豐富的氧官能團，將其應用于土壤處理，不僅能夠提升土壤肥力，還能夠有效提升土壤的穩定性，在土壤重金屬污染修復中具有良好的發展前景。

2.3 生物修復技術

2.3.1 微生物修復技術

微生物修復技術是借助土壤中所含有的藻類、菌類，在吸附沉淀與氧化還原反應的作用下，由藻類植物和菌類植物對土壤中的重金屬實施吸附處理，有效去除土壤中的重金屬。

2.3.2 植物修復技術

植物修復技術是利用植物的吸收、降解、轉化、固定作用，對土壤中的重金屬進行處理，在植物提取技術、植物揮發技術、植物穩定技術的作用下，對土壤中所含有的重金屬進行處理與整合。其中，植物提取技術是將土壤中呈現一種富集狀態的重金屬通過積累或者是超積累的方式將重金屬物質轉移到植物體內，收獲的植物將土壤中重金屬的剔除，以此達到修復土壤的目的。試驗研究顯示，絕大多數超富集植物的生長速度較緩慢，生物總量較少，無法實施機械操作，應用面積較小。植物揮發技術是借助植物的吸收作用，將土壤中的固態金屬轉化成氣態，在植物光合作用下，把土壤中的重金屬釋放出來。但是，這種技術在實際運用中僅是將重金屬的固相轉變成氣相，從土壤污染轉變成大氣污染，導致重金屬對生態環境帶來二次污染。植物穩定技術是借助耐重金屬植物和耐重金屬植物根際微生物，在分解、沉淀、氧化還原等反應的作用下，對土壤中的金屬物質產生抑制作用，使重金屬物質變成惰性化重金屬。

2.4 聯合修復技術

無論是物理修復技術、化學修復技術，還是生物修復技術，在實際應用中均存在諸多不足之處。隨著社會的不斷發展，科學技術日新月異，科研工作者將多種修復技術整合到一起，構建聯合修復技術，有效改變單一修復技術在實際應用中的不足，有效提升修復技術的應用效果，實現多種修復技術之間的優勢互補。現如今，我國土壤重金屬污染修復處理工作中，化學-植物技術、電動-植物技術、微生物-植物技術得到廣泛應用，有效彌補傳統修復技術在土壤重金屬污染修復工作中的局限性，最大限度地提升土壤環境的穩定性，為生態文明建設的開展提供可靠動力。

3 結語

物理修復技術、化學修復技術、生物修復技術以及聯合修復技術是土壤重金屬污染修復處理工作中常用的修復技術，不同的修復技術擁有不同的操作特點以及應用優勢，在實際應用中需要根據土壤重金屬污染的實際情況，科學選用修復技術，確保土壤重金屬污染問題能夠與修復技術相照應，有效提升土壤修復工作的針對性、具體性、有效性與可行性，在保證土壤修復質量的前提下最大限度降低操作成本，有效提升土壤重金屬修復工作的經濟性。